DE102005013989B4

DE102005013989B4 - Elektrische Steckverbinderbuchse

Info

Publication number: DE102005013989B4
Application number: DE102005013989A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Langhoff
Original assignee: Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Current assignee: Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Priority date: 2005-03-26
Filing date: 2005-03-26
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2025-03-27
Also published as: EP1705752B1; US20060217005A1; DE102005013989A1; JP2006278336A; EP1705752A1

Abstract

Elektrische Steckverbinderbuchse (1), die insbesondere als Radial-Kontakt-Buchse ausgestaltet ist, mit folgenden Merkmalen:
– mehrere Längskontaktelemente (10) zur Kontaktierung eines Steckers,
– eine die Längskontaktelemente (10) umgebende Hülse (20),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Längskontaktelemente (10) und die Hülse (20) einteilig mit einem umfangsgeschlossenen Falz (15) ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbinderbuchse, die als Radial-Kontakt-Buchse ausgestaltet ist und mehrere Längskontaktelemente zur Kontaktierung eines Steckers sowie eine die Längskontaktelemente umgebende Hülse aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Steckverbinderbuchse mit mehreren Längskontaktelementen zur Kontaktierung eines Steckers und mit einer die Längskontaktelemente umgebenden Hülse.
Die Druckschrift US 2002/0187686 A1 zeigt eine Buchse mit einem T-förmigen Anschluss sowie die Fertigung eines Lammellenkontaktes, bestehend aus einem Lammellenkäfig und einem gerollten Kontakthalter, die auf komplexe Art und Weise und unter Zuhilfenahme verschiedener Hilfsmittel in eine „Sanduhr-Form" verdreht werden.
Das US-Patent 4,657,335 beschreibt eine Buchse, die durch eine relativrotatorische Bewegung der Enden eines Lamellenkäfigs in einer Hülse gebildet wird. Zur Festlegung des Lamellenkäfigs in der Hülse werden an den jeweiligen Enden der Hülse Ringe übergestülpt. Ähnliche Steckverbinder sind in der EP 1 473 803 A2 und WO 98/43321 gezeigt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine solche Steckverbinderbuchse einfacher und damit kostengünstiger zu fertigen, wobei gleichzeitig Übergangswiderstände zwischen verschiedenen Bauteilen weitestgehend vermieden werden sollen.
Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es dabei, die Längskontaktelemente und die Hülse einteilig bzw. einstückig auszubilden. Die Aufgabe wird auch durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Steckverbinderbuchse mit mehreren Längskontaktelementen zur Kontaktierung eines Steckers und mit einer die Längskontaktelemente umgebenden Hülse zur Kontaktierung eines steckerseitigen Leitungssatzes aus einem einteiligen leitfähigen Werkstück, insbesondere einem Blech gelöst.
Die erfindungsgemäße elektrische Steckverbinderbuchse wird insbesondere durch folgende Verfahrensschritte hergestellt:

– Ausstanzen einer Grundform und Ausstanzen der Längskontaktelemente, die sich über einen ersten Teilbereich der Grundform erstrecken,
– Falten der Grundform am Übergang des ersten Teilbereichs in einen zweiten Teilbereich,
– Aufrollen der gefalteten Grundform in eine im wesentlichen zylinderförmige Buchse, wobei der erste Teilbereich mit den Längskontaktelementen eine Innenseite der Buchse und der zweite Teilbereich eine Hülse der Buchse bildet,
– Herstellung einer ersten kraftschlüssigen Verbindung entweder an der Kontaktnaht des ersten Teilbereichs der aufgerollten Grundform oder an der Kontaktnaht des zweiten Teilbereichs der aufgerollten Grundform,
– Verschiebung des ersten Teilbereichs relativ zu dem zweiten Teilbereich in Rotationsrichtung,
– Herstellung einer zweiten kraftschlüssigen Verbindung an der noch offenen Kontaktnaht entweder des zweiten Teilbereichs oder des ersten Teilbereichs.

Die Verschiebung des ersten Teilbereichs relativ zu dem zweiten Teilbereich in Rotationsrichtung kann auch vor der Herstellung einer ersten kraftschlüssigen Verbindung entweder an der Kontaktnaht des ersten Teilbereichs der aufgerollten Grundform oder an der Kontaktnaht des zweiten Teilbereichs der aufgerollten Grundform erfolgen. Die Verschiebung kann durch Greifarme oder Spreizmittel erfolgen, die in Reibschluss mit dem ersten und/oder zweiten Teilbereich stehen und entgegengesetzt rotiert werden.
Durch das einteilige Konzept der vorliegenden Erfindung werden Trennstellen und daraus resultierende Übergangswiderstände an Kontaktstellen weitgehend vermieden. Zusammen mit den Längskontaktelementen, die für einen hohen Stromfluss mit minimalem Spannungsabfall sorgen, weisen erfindungsgemäße Steckverbinderbuchsen eine höhere Strombelastbarkeit mit minimalen Temperaturanstieg auf.
Weiterhin wird eine größtmögliche Kontaktfläche mit dem passenden Stecker sowie eine längere Lebensdauer durch einen geringeren Kontaktdruck und demzufolge geringeren Verschleiß ermöglicht. Auch eine Vielzahl von Steckzyklen führt überraschend zu einem geringeren Verschleiß im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen, was durch eine Ausgestaltung der Erfindung, in der die Buchse mehrere, in hyperbolische Form verdrehte Längskontaktelemente aufweist.
Die Zuverlässigkeit bei Vibration und Stößen wird durch die erfindungsgemäße Buchse ebenfalls erhöht, was insbesondere im Automobilbereich auf Grund starker Vibrationen und sonstigen Umwelteinflüssen von Vorteil ist. Besonders kostengünstig kann eine entsprechende Buchse als Stanzbiegekonstruktion vorgesehen sein.
Sofern die Längskontaktelemente durch Ausstanzen von Zwischenräumen gebildet werden, ergibt dies eine besonders stabile Formschlüssigkeit zwischen den Längskontaktelementen.
In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Längskontaktelemente sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der Buchse parallel zueinander erstrecken und an jedem Ende der Längskontaktelemente orthogonal verlaufende, mit den Längskontaktelementen einteilige Stege vorgesehen sind, die die Längskontaktelemente verbinden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass einteilig mit der Hülse und den Längskontaktelementen ein Leitungssatzanschluss zur Kontaktierung des Leitungssatzes vorgesehen ist.
Dieser Leitungssatzanschluss kann auch eine Crimpgeometrie aufweisen und zudem durch eine Materialstärkung im Bereich des Leitungssatzanschlusses eine besondere Stabilität der Steckverbinderbuchse gewährleisten. Hierzu kann ein Stufenmaterial zur Realisierung der unterschiedlichen Materialstärken vorgesehen sein.
Als Alternative zu der Crimpgeometrie kann bei der erfindungsgemäßen Steckverbinderbuchse auch vorgesehen sein, dass der Leitungssatzanschluss aus mehreren Pins/Fortsätzen zur Festlegung der Buchse auf einer Platine besteht. Die Pins werden durch die Platine durchgesteckt und auf der Rückseite der Platine verlötet.
Der Verfahrensschritt der Verschiebung des ersten Teilbereichs relativ zu dem zweiten Teilbereich in Rotationsrichtung kann auch durch die Festlegung der am ersten oder zweiten Teilbereich abgebrachten Pins in dem zu kontaktierenden Bauteil erfolgen, indem der jeweils andere Teilbereich noch verschoben werden kann und anschließend an dem zu kontaktierenden Bauteil festgelegt wird. Dies ist beispielsweise nach Art eines Bajonettverschlusses denkbar. Auf diese Weise ist eine Montage der Buchse im Pick-and-Place-Verfahren möglich.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen sowie den Figuren und der dazugehörigen Figurenbeschreibung, wobei die Figuren der Zeichnungen folgendes darstellen:
1: eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Steckverbinderbuchse;
2: eine perspektivische Teilansicht der Unterseite der erfindungsgemäßen Steckverbinderbuchse mit Pins zum Einlöten in eine Platine;
3: eine Ansicht der Steckverbinderbuchse nach dem Verfahrensschritt des Ausstanzens;
4: eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Steckverbinderbuchse beim Verfahrensschritt des Faltens;
5a bis 5c: verschiedene Ansichten der erfindungsgemäßen Steckverbinderbuchse beim Verfahrensschritt des Aufrollens.
Die Funktion und der Aufbau der erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbinderbuchse 1 gemäß 1 wird durch die in 3, 4 und 5 gezeigten Herstellungsschritte am ehesten verständlich.
Eine in 3 gezeigte Grundform 1, aus der die elektrische Steckverbinderbuchse 1 gebildet wird, weist im Wesentlichen zwei Teilbereiche, nämlich einen ersten Teilbereich, aus dem die Längskontaktelemente 10 mit Zwischenräumen 11 und Stegen 12 entstehen und einen zweiten Teilbereich, aus dem die Hülse 20 gebildet wird. Die Längskontaktelemente 10 sind gleichmäßig und parallel über den rechteckigen, ersten Teilbereich verteilt und werden beim Ausstanzen der Grundform durch Ausstanzen der Zwischenräume 11 gebildet. Hierbei entstehen auch die Stege 12, die sich an Längskontaktelementenden 10e der Längskontaktelemente 10 anschließen und mit diesen einstückig ausgebildet sind. Das Metall, aus dem die Grundform ausgestanzt wird, kann aus einem Stufenmaterial bestehen, wodurch unterschiedliche Materialstärken in den unterschiedlichen Teilbereichen vorgesehen werden können.
In einem zweiten Schritt, der in 4 gezeigt ist, wird die Grundform 1 im Übergangsbereich zwischen dem ersten und zweiten Teilbereich zusammengefaltet, bis der erste und zweite Teilbereich in flächigem Kontakt an Kontaktflächen 10k, 20k der Längskontaktelemente 10 sowie der Hülse 20 stehen.
In einem nächsten Schritt wird die gefaltete Grundform in orthogonaler Richtung zu der Längserstreckung der Längskontaktelemente 10 in der durch einen Pfeil in 5a dargestellten Richtung gerollt, wobei die Längskontaktelemente 10 die Innenfläche 10i der Steckverbinderbuchse 1 bilden und eine Außenfläche 20a der Hülse 20 die äußere Oberfläche der Steckverbinderbuchse 1 darstellt.
Die Steckverbinderbuchse 1 wird so weit aufgerollt, bis seitliche Stirnflächen 10s1, 10s2 des ersten Teilbereichs sowie seitliche Stirnflächen 20s1, 20s2 des zweiten Teilbereichs 20 an einer Kontaktnaht zusammentreffen.
Im Anschluss daran wird entweder die Stirnfläche 20s1 mit der Stirnfläche 20s2 oder die Stirnfläche 10s2 mit der Stirnfläche 10s2 fixiert. Die Fixierung erfolgt durch eine kraftschlüssige Verbindung, beispielsweise Schweißen, Verstemmen oder jede andere dem Fachmann bekannter stoff- und/oder formschlüssige Verbindung (siehe 5b).
Im Anschluss hieran werden die Längskontaktelemente relativ-rotatorisch gegeneinander verdreht. Dabei bleibt jedoch die Seite mit dem Falz 15 fixiert und nur die gegenüberliegende Seite kann verdreht werden. Hierdurch entsteht eine hyperbolische Form der Längskontaktelemente, die einen Kontaktbereich bilden, wie es dem Fachmann bekannt ist.
Nach Verdrehen bis zu einem bestimmten Winkel werden die beiden noch offenen Stirnflächen 10s1 und 10s2 bzw. 20s1 und 20s2 an der Kontaktnaht kraftschlüssig verbunden. Die relativ-rotatorische Verdrehung kann insbesondere in einem Winkel von 45° (siehe 5c) vorteilhaft sein.
Auf diese Weise wird die in 1 dargestellte erfindungsgemäße elektrische Steckverbinderbuchse 1 gebildet, in die ein entsprechend ausgeformter Stecker (nicht gezeigt) gesteckt werden kann. Die Kontaktierung der anzuschließenden elektrischen Leitung bzw. des elektrischen Leitungssatzes kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. In 5a ist beispielsweise ein Crimp-Bereich gezeigt, der einstückig bzw. einteilig an dem ersten Teilbereich der Grundform angeformt ist und bereits beim Ausstanzen mit ausgestanzt wird. Hierdurch wird ein weiterer Übergangswiderstand vermieden.
Alternativ kann der Crimp-Bereich auch an dem zweiten Teilbereich angeformt sein. In 2 ist eine weitere Ausgestaltung alternativ zum Crimp-Bereich gezeigt, wobei hier Beinchen oder Pins 31 vorgesehen sind, die in eine Platine in entsprechende Durchgangsöffnungen gesteckt und auf der Rückseite verlötet werden können. Auch ein formschlüssiges Einfügen in Platinenbohrungen ist je nach Anwendungsfall ausführbar und von der Erfindung mit umfasst.

1: elektrische Steckverbinderbuchse
10: Längskontaktelemente
10e: Längskontaktelementende
10s1
10s2: Stirnflächen
20s1
20s2
10k: Kontaktflächen
20k
10i: Innenfläche (des ersten Teilbereichs)
11: Zwischenräume
12: Stege
15: Falz (zwischen erstem und zweiten Teilbereich)
20: Hülse
20a: Außenfläche (des zweiten Teilbereichs)
30: Leitungssatzanschluss
31: Pin

Claims

Elektrische Steckverbinderbuchse (1), die insbesondere als Radial-Kontakt-Buchse ausgestaltet ist, mit folgenden Merkmalen: – mehrere Längskontaktelemente (10) zur Kontaktierung eines Steckers, – eine die Längskontaktelemente (10) umgebende Hülse (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Längskontaktelemente (10) und die Hülse (20) einteilig mit einem umfangsgeschlossenen Falz (15) ausgebildet sind.
Elektrische Steckverbinderbuchse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (1) mehrere, in hyperbolische Form verdrehte Längskontaktelemente (10) aufweist.
Elektrische Steckverbinderbuchse (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längskontaktelemente (10) und die Hülse (20) als Stanzbiegekonstruktion vorgesehen sind.
Elektrische Steckverbinderbuchse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längskontaktelemente (10) durch Ausstanzen von Zwischenräumen (11) gebildet sind.
Elektrische Steckverbinderbuchse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längskontaktelemente (10) sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der Buchse (1) parallel zueinander erstrecken und an jedem Ende (10e) der Längskontaktelemente (10) orthogonal verlaufende, mit den Längskontaktelementen (10) einteilige Stege (12) vorgesehen sind, die die Längskontaktelemente (10) verbinden.
Elektrische Steckverbinderbuchse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einteilig mit der Hülse (20) und den Längskontaktelementen (10) ein Leitungssatzanschluss (30) zur Kontaktierung des Leitungssatzes vorgesehen ist.
Elektrische Steckverbinderbuchse (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungssatzanschluss (30) eine Crimpgeometrie aufweist.
Elektrische Steckverbinderbuchse (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungssatzanschluss (30) eine Materialstärkung aufweist.
Elektrische Steckverbinderbuchse (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungssatzanschluss (30) aus mehreren Pins (30p) zur Festlegung der Buchse (1) auf einer Platine besteht.
Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Steckverbinderbuchse mit mehreren Längskontaktelementen zur Kontaktierung eines Steckers und mit einer die Längskontaktelemente umgebenden Hülse aus einem einteiligen leitfähigen Werkstück, insbesondere einem Blech, wobei die Hülse und Längskontaktelemente über einen umfangsgeschlossenen Falz verbunden sind.
Verfahren nach Anspruch 10 mit folgenden Verfahrensschritten: – Ausstanzen einer Grundform und Ausstanzen der Längskontaktelemente, die sich über einen ersten Teilbereich der Grundform erstrecken, – Falten der Grundform am Übergang des ersten Teilbereichs in einen zweiten Teilbereich, – Aufrollen der gefalteten Grundform in eine im wesentlichen zylinderförmige Buchse, wobei der erste Teilbereich mit den Längskontaktelementen eine Innenseite der Buchse und der zweite Teilbereich eine Hülse der Buchse bildet, – Herstellung einer ersten kraftschlüssigen Verbindung entweder an der Kontaktnaht des ersten Teilbereichs der aufgerollten Grundform oder an der Kontaktnaht des zweiten Teilbereichs der aufgerollten Grundform, – Verschiebung des ersten Teilbereichs relativ zu dem zweiten Teilbereich in Rotationsrichtung, – Herstellung einer zweiten kraftschlüssigen Verbindung an der noch offenen Kontaktnaht entweder des zweiten Teilbereichs oder des ersten Teilbereichs.